АВТОМАТИЗАЦИЯ ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД

Применение комплекса приборов контроля и систем управления технологическими процессами в водоочистных сооружениях, полностью или частично обеспечивающих их работу без участия обслуживающего персонала. Объемы и уровни А.о.п.в. определяются технологией очистки и наличием средств контроля и автоматики. Технология очистки для технич. и коммун. целей различна. В нервом случае она диктуется требованиями к качеству воды для конкретной технологии, процесса; во втором она должна обеспечить качество воды, соответствующее требованиям стандарта на питьевую воду.
К контролируемым технологич. параметрам относятся: расходы воды и реагентов, уровни в резервуарах чистой воды и баках растворов реагентов, состояние осн. оборудования и нек-рые физ.-хим. показатели, в т.ч. концентрация растворов реагентов, мутность и цветность воды, значение рН, щелочность, содержание остаточного хлора. Автоматам, приборы и др. средства технологач. контроля образуют информационно-измерит. систему водоочистной станции и основу А.о.п.в.
Автоматизация удаления взвешенных и коллоидных веществ из воды ограничивается пропорциональным дозированием коагулянта, для чего используют два расходомера: один — для измерения расхода раствора коагулянта, другой — обрабатываемой воды. Необходимое соотношение расходов обеспечивается П-регулятором, оптим. дозу коагулянта устанавливают пробным коагулированием в лаборатории. В нашей стране получила распространение кон-дуктометрич. система дозирования коагулянта, основанная на измерении разности между уд.
электропроводимостью воды, смешанной с коагулянтом, и сырой (исходной) воды. Кондуктометрич. система дозирования коагулянта пригодна там, где щелочность относительно стабильна, а доза коагулянта не менее 5 мг/л. При этом общее солесодержание может быть достаточно высоким. Дозирование коагулянта может осуществляться также по концентрации алюминия, входящего в состав раствора коагулянта, и остаточного алюминия в очищенной воде. Содержание остаточного алюминия нормируется стандартом на питьевую воду <0,5 мг/л). Для определения концентрации алюминия используется электрокинетический датчик (ЭКД), обеспечивающий непрерывное измерение контролируемого параметра с точностью не ниже точности при аналитическом методе. Система автоматического управления дозирования коагулянта (САУДК) построена на базе ЭКД. Система работает по принципу стабилизации оптим. дозы реагента, оцениваемой по А1 и найденной в процессе пробной коагуляции. Отклонение от заданной дозы компенсируется уменьшением или увеличением подачи реагента. Осн. звенья системы — ЭКД, электронный импульсный регулятор, дозирующее устройство с исполнит, механизмом. Кроме того, в схему САУДК входит коммутацией., пусковая и др. аппаратура. Датчик снабжен амперметром, отградуиров. в единицах концентрации А1 +. Его сигнал может передаваться на регистрирующий прибор, устанавливаемый на диспетчерском пункте. Для САУДК необходимо дозирующее устройство, регулирующее подачу раствора хим. реагента и измеряющего его расход. В нашей стране в качестве дозирующих устройств используют насосы-дозаторы, мембранные клапаны в антикорроз. исполнении с электроприводом или бункерные дозаторы типа ДИМБА. Для измерения расхода, вводимого вводу отдозир. раствора реагента, регулирующее устройство дополняется расходомерами.
Автоматизация подщелачивания воды при коагуляции, автоматический контроль осуществляют с помощью пром. рН-метров с проточным или погружным датчиком, оснащенным измерит. стекл. электродом и проточным вспомогат. Автоматизиров. система обеспечивает повышение рН до требуемого значения (8,5—9) при отклонении от него не более чем на ±0,2 единицы. Этот процесс осложнен интенсивным отложением карбонатов на стекл. электроде. Однако несложное устройство позволяет снимать их раствором соляной к-ты, не извлекая датчика рНгметра из потока воды. Схема автоматизации процесса фторирования воды кремнефториевым и фтористым натрием включает чувствит. элемент с селективным электродом на фторид-ион, преобразователь, откуда сигналы поступают на ПИ-регулятор и далее через пусковую аппаратуру на привод органа, регулирующего расход раствора реагента, — клапан или насос-дозатор.
Применяются системы автоматизации процесса обработки водыхлорома дозированием его пропорционально расходу обрабатываемой воды. Более совершенны комбиниров. системы, в к-рых по осн. каналу связи регулируют дозу хлора по расходу воды, а по обратному каналу — содержание остаточного хлора с помощью автоматам, анализатора. При больших расстояниях между хлоратором и точкой ввода хлора эжектор устанавливают вблизи точки ввода, чтобы хло-ропровод находился под разрежением Обычно автоматизируют процесс вторичного хлорирования, требующий более точной дозировки, соответствующей требованиям стандартов по содержанию остаточного хлора (0,5—0,7 мг/л после 30-минутного контакта). Необходимость автоматизации первичного хлорирования определяется задачами данной технологии обработки воды (обесцвечивание, подавление развития биологических обрастаний и т.д.)
Автоматизация аналитического определения хлора применяется для контроля остаточного содержания его в питьевой воде. В мировой практике для этой цели используют только автоматич. электрохим. анализаторы хлора, основ, на методе амиермет-рии. В нашей стране разработаны ампер-метрич. анализаторы АПК-1М и АХС-203, а также КОХ-1 и АХВ. В анализаторах АХС напряжение создается гальванич. парой, составленной из платинового (катод) и медного (анод) электродов; в анализаторах АХВ, где используется чашечный ртутный электрод, применяется внешн. источник электропитания. Однако анализаторами с гальванич. парой платина — медь можно измерять только концентрацию свободного хлора. Потенциал связанного хлора не известен. Поэтому в амперметрич. анализаторах используют иодометрич. методику определения общего хлора. С этой целью в воду, поступающую в электрохим. ячейку, добавляют иодит калия и буферный раствор для стабилизации значения рН, равного 44,5. При этом свободный и связанный хлор преобразуется в эквивалентное кол-во свободного иода, к-рый восстанавливается примерно при том же поляризац. напряжении. Т.о., одна и та же электрохим. ячейка пригодна для измерения свободного и суммарного хлора, если в нее добавить йодистый калий. Буферные растворы нужны в обоих случаях. В ряде зарубежных анализаторов хлора платиновый катод делают вращающимся. Автоматизация управления фильтрами с зернистой загрузкой обеспечивает необходимую скорость фильтрования и выполнение всех операций по регенерации фильтров.
Осн. задача регулирования скорости фильтрования — воспрепятствовать слишком большой скорости фильтрования и выносу из фильтра песка, что может происходить после его промывки, когда еще не сформировалась пленка в верхних слоях загрузки. Разл. системы для автоматич. управления процессом регенерации (промывки) фильтров выполняют пять осн. операций: отключение фильтра от общей магистрали (0,5—1 мин); включение промывных насосов или напорного резервуара, а также воздуходувок для предварит, водовоздушного взрыхления загрузки (3— 5 мин); отключение воздуходувок и закрытие задвижки промывной воды (5— 10 мин); спуск первого фильтрата (3— 5 мин) и включение фильтра в рабочий цикл (1—2 мин). В зависимости от вида привода задвижек на обвязке фильтров системы управления бывают электрическими или гидравлическими. Последние получили распространение при химводоочистках энергетич. объектов и сохранились на нек-рых старых водопроводах. Сигналом вывода на промывку могут служить показания расходомера на водоотводящем трубопроводе каждого фильтра, предельное положение регулятора скорости или потери напора в загрузке фильтра, измеряемые дифференц. манометрами. Окончание промывки фильтра может производиться по сигналу мутномера, установленного на общем трубопроводе» отводящем промывную воду от группы фильтров. Полная автоматизация управления фильтрами осуществляется с помощью микропроцессорных программируемых устройств.
Автоматизация измерения мутности и цветности производится в неск. створах водоочистных станций неск. раз в сутки. Для этих целей применяют фотоколориметры (мутномеры), к-рые измеряют концентрацию взвеш. в-в по оп-тич. плотности. В этих приборах используют два способа измерения концентрации коллоидов и мелкодисперсных примесей: нефелометрич. (тиндалеметрич.) итурбо-диметрич. (абсорбционный). По первому способу измеряют рассеянный свет, по второму — поглощенный; используют и комбинацию этих способов. Существует обширный класс автоматич. мутномеров, обычно проточных, устанавливаемых на месте и имеющих преобразователи оптич. плотности в электрич. ток для передачи данных на расстояние и в управляющие ЭВМ.